Mecânica - Aula 26

 O carro não desce a ladeira: a força de atrito estático tem intensidade igual à intensidade da componente do peso do veículo na direção da ladeira.

 

26ª aula
Atrito estático

Borges e Nicolau

Uma pessoa pretende puxar uma caixa ao longo do solo horizontal utilizando uma corda. Inicialmente a corda esta frouxa. Além de seu peso P age na caixa a força normal F_N. Estando a caixa em repouso, temos: F_N = P. Como não há solicitação a força de atrito é nula. (F = 0 => F_at = 0)

A pessoa aplica na caixa uma força horizontal F, com intensidade F crescendo gradativamente. Se caixa permanece em repouso a força de atrito F_at que o solo exerce na caixa equilibra a força F. Como a caixa está em equilíbrio, o atrito é chamado estático. Num determinado instante a intensidade da força F atinge um valor tal que a caixa fica na iminência de se movimentar. A força de atrito, neste caso, é denominada força de atrito estático máxima F_at(max).

Verifica-se experimentalmente que a intensidade da força de atrito estático máxima é diretamente proporcional à intensidade da força normal F_N:

F_at(max) = μ_e.F_N

O coeficiente de proporcionalidade μ_e é chamado coeficiente de atrito estático.

Se a caixa entrar em movimento, o atrito passa a ser dinâmico e a força de atrito dinâmico é dada por: F_at = μ_d.F_N.

Verifica-se experimentalmente que: μ_e > μ_d

Resumindo:

Caixa em repouso: 0≤ F_at ≤ μ_e.F_N
Caixa em movimento: F_at = μ_d.F_N

Animações:

Força de atrito - clique aqui
Atrito estático e dinâmico - clique aqui
Atrito dinâmico - clique aqui

Exercícios básicos

Exercício 1:
Uma caixa de peso P = 20 N está em repouso numa superfície horizontal. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e a superfície é μ_e  = 0,4. Uma força horizontal F é aplicada na caixa. Qual é a máxima intensidade da força F,  supondo que a caixa permaneça em repouso? 

Resolução: clique aqui 

Exercício 2:
Um bloco de peso P = 40 N está em repouso numa superfície horizontal. Os coeficientes de atrito estático e dinâmico, entre o bloco e a superfície, são respectivamente iguais a 0,40 e 0,35. Uma força horizontal de intensidade F é aplicada à caixa. Determine a intensidade da força de atrito que age na caixa nos casos:

a)  F = 10 N;  b) F = 16 N;  c) F = 18 N 

Resolução: clique aqui

Exercício 3:
Considere dois blocos A e B de massas m = 2,0 kg e M = 1,0 kg, respectivamente. O bloco A está apoiado numa superfície horizontal e ligado ao bloco B por meio de um fio ideal. O sistema encontra-se em equilíbrio e na iminência de movimento. Considere g = 10 m/s². Determine o coeficiente de atrito estático entre o bloco A e a superfície de apoio.

Resolução: clique aqui

Exercício 4:
Um bloco é colocado num plano inclinado que forma com a horizontal um
ângulo θ. Considere que o bloco esteja na iminência de escorregar. Prove que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e o plano é igual a tg θ.

                               
Resolução: clique aqui

Exercício 5:
Uma caixa de peso P = 20 N está em repouso numa superfície horizontal. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e a superfície é μ_e  = 0,4. Uma força F, inclinada de um ângulo θ em relação à horizontal, é aplicada na caixa. Qual é a máxima intensidade da força F, supondo que a caixa permaneça em repouso?
Dados: sen θ = 0,6; cos θ = 0,8

Resolução: clique aqui